Biología, la vida en la tierra con fisiología Tomo 01-páginas-59

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1 9 2 h i : i u t .i » » i H t i f f K i a
A F IG U R A 10-24 H e m o filia e n tre la s fa m ilia s re a lo s d e E u ro p a En este famoso árbol genealógico se 
muestra la transmisión de la hemofilia ligada al cromosoma sexual X a partir de la reina Victoria de Inglaterra 
(en el centro, sentada al frente con un bastón, en I885), q ue la heredó a sus hijos y, al cabo del tiempo, a 
prácticamente toda la realeza de Europa, por la extensa costumbre de los matrimonios endogámlcos d e sus 
hijos con m iembros d e la realeza de otras naciones europeas. Como los antepasados de la reina Victoria 
no tenían hemofilia, este mal debe haber aparecido por una mutación e n la propia Victoria o e n uno de sus 
padres (o como resultado de una infidelidad).
P R E G U N T A ¿Por q ué no es posib le que una m utación en e l esposo de V icto ria, A lberto , fuera la fuente 
orig inal de la hem ofilia en e l árb o l genealógico de esta fam ilia?
somas sexuales q ue describ im os e n e l apartado 'G u a rd iá n d e la 
salud: D is tro fia m u scu la r', d e las pág inas 194 y 195.
10.11 ¿C Ó M O A F E C T A N A LO S S E R E S 
H U M A N O S LO S E R R O R E S E N E L N Ú M E R O 
D E C R O M O SO M A S?
En e l cap ítu lo 9 exam inam os los in tr in cad o s m ecanism os d e 
la d iv is ió n m eiótica , por la cual cada esperm atozo ide y cada 
ó v u lo reciben só lo un crom o so m a d e cada p a r hom ó logo . N o 
es d e so rp render q ue esta e labo rad a danza de los crom osom as 
p ierda e l r itm o ocas io na lm en te y q ue los gam etos tengan cro ­
m o so m as d e m ás o d e m enos ( F I G U R A 1 0 - 2 5 ) . Estos errores 
d e la m eiosis, q ue se llam an n o d is y u n c ió n , pueden afectar 
e l nú m ero d e crom osom as sexuales o d e au lo so m as d e cual­
q u ie r sexo. La m ayo ría d e los em briones q ue p roceden d e la 
fu s ión d e gam etos co n u n n ú m e ro a n o rm a l d e crom o so m as se 
abortan esp on táneam en te y su m an d e 20 a 5 0 % d e todos los
abortos, pero algunos em briones co n n ú m e ro an o rm a l d e cro ­
m osom as so brev iven hasta el nac im ien to o in c lu so más.
Algunos trastornos genéticos son causados por 
núm eros anorm ales de crom osom as sexuales
C o m o los crom osom as X y Y se em pare jan durante la m eiosis, el es­
perm atozo ide lleva un crom o so m a X o u n o Y . La n o d isyunción de 
los crom osom as sexuales e n los hom bres p roduce espermatozoides 
s in crom osom a sexual (lla m ad o esperm atozoide 'O ' ) o b ien dos 
crom osom as sexuales (e l esperm atozoide puede ser X X , Y Y o XY, 
depend iendo de q ue la n o d isyunción ocurra e n la m eiosis I o la I I ) . 
La n o d isyu n c ió n d e los crom osom as sexuales e n las m ujeres pro­
duce óvu los O o b ien X X e n lugar d e óvu los con u n crom osom a X. 
O ta n d o los gametos norm ales se fusionan con u n esperm atozoide 
o u n ó v u lo defectuoso, los cigotos tienen u n núm ero n o rm a l d e au- 
tosom as, p ero u n núm ero an o rm a l d e crom osom as sexuales (Tab la
10-2). la s anorm alidades m ás com unes son X O , X X X , X X Y y XYY 
(los genes d e l crom osom a X son esenciales para la supervivencia.
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Patrones de la herencia 1 9 3
M eiosis norm al
No d isyu nció n I No dtoyunclón 
en la m eiosis I en la m eiosis II
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Célula
original
Meiosis
Meiosis
A F IG U R A 10-25 N o d is y u n c ió n e n la m e io s is l a no disyunción puede ocurrir durante la meiosis I o la 
meiosis II; se producen gametos con m ás cromosomas <« + I > o mucho menos (n - I ) .
C rom osom as sea u a les de 
esperm atozo ide d efectuoso
No d isyu nció n en e l padre 
Crom osom as s e t u a les Crom osom as %> 
da ó vu lo no rm a l d a lo s h ijos
■ tuales
r — otipo______________________
O (ninguno) X XO Mujer: síndrome de Turner
XX X XXX Mujer: trlsomla X
XV X XXY Hombre: síndrome de
KIlnefeHer
W X XYY Hambre: síndrome de Jacob
N o d isyu nció n en la m adre
Crom osom as settu a le s de Crom osom as sexuales de Crom osom as s ■ tuales
esperm atozoide norm al ó vu lo defectuoso d e lo s h ijos Fenotipo
X O (ninguno) XO Mujer: síndrome de Turne»
Y 0 (ninguno) YO Muere como embrión
X XX XXX Mujer: trlsomla X
V XX XXY Hambre: sindrome de
KIlnefeHer
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1 9 4 Herencia
G uardián de la salud m
Distrofia m uscular
Cuando e l peststa olím pico Matthias S te lner d e A lemania 
ganó la m edalla de oro en 2 0 0 8 , con un levantam iento en dos 
tiem pos de casi 258 kilos, e je rc ió un a fuerza trem enda sobre 
su cuerpo (F IG U R A E l0-1). ¿Cóm o soportaron sus m úsculos las 
tensiones? Y para e l caso , ¿p o r qué los m úsculos d e tu cuerpo 
no se desgarran cuando saltas desde un tramo d e escaleras?
la s cé lu las m usculares están unidas firm em ente por 
una proteina m uy la rga llam ada d istrofina. Los ca s i 3,700 
am inoácidos de la d istro fina form an un a varilla flexible 
pero fuerte q ue conecta el citoesqueleto dentro d e la célu la 
m uscular con proteinas de su m em brana plasm ática, la cu a l se 
une a las proteinas q ue form an un sostén fibroso alrededor de 
cada músculo. Asi, cuando un m úscu lo se contrae, las célu las 
musculares quedan intactas porque las fuerzas se distribuyen 
de m anera un iform e por to d as las cé lu las del m úscu lo y por las 
proteinas del soporte extracelular.
Por desgracia, aproxim adam ente uno d e cada 3,500 ch icos 
sintetiza d istro fina m uy defectuosa. Cuando estos m uchachos 
usan sus músculos, la fa lta d e d istro fina funcional significa que 
la contracción ordinaria de los m úsculos desgarra sus célu las. 
Las cé lu las m ueren y son reemplazadas por grasa y tejido 
conectivo (F IG U R A E l 0-2). A la edad de siete u ocho artos, 
estos ch icos ya no pueden cam inar. Norm alm ente mueren 
poco después de los 2 0 artos, p o r d ificu ltades card iacas y 
respiratorias.
Estos ch ico s sufren d is t r o f ia m u s c u la r , q ue literalm ente 
significa 'degenerac ión d e los músculos*. La fo rm a m ás grave 
se llam a d istro fia m uscular d e Duchcnnc; un padecim iento 
m enos grave, pero d e to d as form as m ortal, e s la d istrofia 
m uscu lar de 8ecker. Estos nom bres se deben a los m édicos 
q ue describieron e l trastorno p o r prim era vez. La distrofia 
m uscular e s causada por un alelo defectuoso del gen d e la 
d istro fina (llam ado gen DMD. por las in icia les de D istrofia 
M uscu lar de Duchenne).
la s n iñas casi nunca tienen distrofia m uscular. ¿Po r qué? 
torque el gen d e la d istro fina está e n e l crom osom a X y los 
ale los d e la distrofia m uscu lar son recesivos. Por tanto, un
muchacho padecerá d istrofia m uscu lar si tien e un alelo 
defectuoso de d istro fina en su único crom osom a X, pero una 
nlfta. q ue tien e d o s crom osom as X, necesitarla dos cop las 
defectuosas para sufrir el trastorno. Esto no ocu rre nunca, 
porque una niña tend ría q ue recibir un alelo d e d istro fina 
defectuoso d e su madre (en uno d e sus crom osom as X) 
y de su padre (en su crom osom a X). Com o la d iscapacidad y 
la m uerte se producen tan pronto, los n iños co n d istrofia 
m uscular casi nunca se reproducen.
Esta situación e s lóg ica desde el punto d e v ista genético, 
pero parece contraria a l concepto d e evo lución por selección
así q ue u n em b rió n s in por lo m en o s u n crom osom a X se aborta 
espontáneam ente m u y a l com ienzo d e la gestación).
Síndrom e de T um er (X O )
A prox im adam ente un a d e cada 3,000 bebés fenotfp icam ente m u­
jeres tienen só lo u n crom osom a X , un a co n d ic ió n conoc ida como 
s ín d ro m e d e T u m e r. E n la pubertad, la deficiencia d e horm onas 
im p ide q ue las n iñas X O m enstn ien y desarro llen las características 
sexuales secundarias, co m o e l crecim iento d e las m am as. E l trata­
m ien to con estrógenos favorece e l d esarro llo fisico; s in embargo, 
co m o casi todas las m ujeres co n el s índ rom e d e T u m e r carecen de 
óvu los maduros, e l tratam iento h o rm o n a l n o perm ite q ue tengan 
h ijos . Otras características d e las m u jeres co n e l s índ ro m e d e Tur- 
ner son estatura baja, pliegues cutáneos alrededor del cuello, m a­
yo r riesgo d e sufrir enferm edades cardiovasculares, defectos renales 
y pérd ida d e l oído. C o m o las mujeres con s índ ro m e d e T u m e r tie­
nen ún icam ente u n crom osom a X , e x liib en los trastornos recesivos 
ligados al crom osom a X , co m o hem ofilia y ceguera al co lo r, m u­
cho m ás a m e n u d o q ue las m ujeres XX.
Trisom ía X (X X X )
Alrededor d e un a d e cada 1,000 m ujeres tienen tres crom osom as 
X, un a con d ic ió n llam ada t r ls o m ú X o triple X . L i m ayoría de 
estas m u jeres n o tienen defectos deteclables, sa lvo por un a tenden­
cia a ser altas y m ayo r incidencia d e problem as de aprendizaje. A 
d iferencia de las m ujeres co n el s índ rom e de T um er, casi todas las 
mujeres que tienen trisom ía X son fértiles y — dato m u y interesan­
te— p o r lo regular tienen h ijo s X X y X Y norm ales. Debe operar 
a lgún m ecan ism o desconocido e n la m eiosis gracias a l cu a l el cro­
m osom a X ad ic iona l n o pasa a los óvu los.
Síndrom e de Klinefelter (X X Y )
A prox im adam ente u n o d e cada 1,000 hom bres nace co n dos cro­
m osom as X y u n o Y. C as i todos llevan un a v id a n o rm a l s in saber 
q ue tienen un crom osom a X de m ás, pero algunos, e n la puber­
tad, m uestran algunas características sexuales secundarias mixtas, 
co m o d esano llo parcial d e m am as, ensancham ien to d e las caderas 
y testículos pequeños. Estos síntom as se agrupan e n e l s ín d ro m e 
d e K U n e fe h e r. Po r lo regular, los hom bres X X Y so n estériles (p o r
A F IG U R A E1G-1 M a tth ia s S te in e r g a n a la m e d a lla de 
o ro c o n u n le v a n ta m ie n to d e 2 5 8 k ilo s
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Patrones de la herencia 1 9 5
(a) Músculo normal <b) Músculo degenerado en la distrofia muscular
A F IG U R A E10-2 L a p ro te in a d is tro fin a d e fe c tu o sa p ro d u ce d e g e n e ra c ió n 
m u s c u la r (a ) Un músculo normal contiene cé lu las musculares especializadas, con m uy poco 
espacio entre ellas. (b )E n la distrofia muscular, las célu las se reparten entre grasa, leucocitos y 
e jid o conectivo.
natural. Por q ué es tan com ún un alelo m ortal? ¿No debieron 
haber sido e lim inados com pletam ente los ale los defectuosos 
de distrofina por selección natural? De hecho, por selección 
natural si se e lim inan deprisa los a le los defectuosos; sin 
em bargo, el gen d e la d istro fina es enorm e: tiene unos 2 .2 
millones de nudeótldos. en com paración con los 27,000 
nudeótidos del gen hum ano promedio.
¿Po r q ué e s im portante? Recuerda q ue los a le los surgen 
como m utaciones del ADN. Cuanto m is largo es un gen , mayor 
es la probabilidad de q ue ocu rra un error en la rep licadón del 
ADN. Es un tributo a la sorprendente exactitud d e la capacidad 
de cop la d e l ADN el q ue no todos sufram os distrofia muscular 
y no te sorprenderá saber que la tasa de m utación del gen de 
la d istrofina e s cientos d e veces m ayor q ue e l prom edio. Por 
consiguiente, a lrededor d e una tercera parte d e los ch icos con 
distrofia m uscu lar reciben un a nueva m utación ocu rrida e n un 
ao m o so m a X d e una célu la reproductora d e su m adre y dos 
terceras partes lo heredan d e un a le lo que estaba en uno d e los 
crom osom as X de su madre. La nueva mutación contrarresta la
selección natural y el resultado e s la incidencia en alrededor de 
uno en 3,500 m uchachos.
Entonces, ¿la d istro fia m uscular es irremediable? 
Actualm ente no hay cura, pero se cuenta co n varios 
tratam ientos q ue Icn tlflcan la progresión del trastorno, 
prolongan la v id a y aum entan la com odidad d e los muchachos 
afectados. Ahora b ien, se ha descubierto una posibilidad 
a tractiva basada en la s cé lu las madre, en perros co n un 
trastorno genético m u y parecido a la distrofia m uscu lar de 
Duchenne. Com o v im o s en e l cap itu lo 9, las célu las madre se 
d iferencian en m uchos tipos d e cé lu las maduras. G iu lio Cossu 
y sus co laboradores del Instituto C ientífico San Rafael d e Milán. 
Ita lia , descubrieron q ue a l inyectar a estos perros con célu las 
m adre tom adas de los vasos sanguíneos de perros sanos, 
podían sintetizar d istrofina norm al y conservar la función 
m uscu lar m ucho después d e l tiem po en que se hubieran vuelto 
incapaces de andar. La Asociación para la Distrofia M uscular 
financia Investigaciones con célu las madre hum anas, con cl 
ob jetivo d e tratar a lg ún día pacientes humanos.
su bajo recuento d e esperm atozoides) p ero n o so n im potentes. H1 
d iagnóstico se p roduce casi siem pre a ta n d o u n h o m b re X X Y y su 
pareja consultan a l m éd ico porque n o pueden concebir.
Síndrom e de Ja co b (XYY )
El s ín d ro m e d e Ja c o b (X Y Y ) se presenta m ás o m enos e n u n o 
d e cada 1,000 hom bres. Sería d e esperar q ue u n ao m o so m a Y de 
m is , que tien e pocos genes activos, n o m arque un a gran diferencia 
y, e n efecto, a s í pasa e n la m ayo r parte d e los casos. S in embargo, 
los hom bres X Y Y tienen concentraciones e levadas d e testosterona, 
sufren acn é grave y son m u y a ltos (a lrededor d e dos le rdos d e los 
hom bres X Y Y m iden más d e 1.83 metros, m ientras que la estatura 
p rom ed io es d e 1.75).
A lg u n o s t r a s t o r n o s g e n é t ic o s s o n c a u s a d o s 
p o r n ú m e r o s a n o r m a le s d e a u t o s o m a s 
C u an d o ocurre un a n o d isyunción d e los autosomas, se producen 
óvu los o esperm atozoides a los q ue les falta un autosom a o b ien 
tienen dos cop ias d e un autosom a. La fu s ión co n u n gam eto nor­
m a l (q u e lleva u n a co p ia d e cada au tosom a) crea u n e m b r ió n con 
u n a o tres copias d e l au tosom a afectado, lo s em briones q ue tienen 
só lo un a cop ia de u n o d e los autosom as se abonan tan al com ienzo 
del desarro llo , q ue la m u jer n u n ca se entera de q ue estuvo em ba­
razada. Lo s em briones c o n tres copias de u n autosom a (tr iso m ía ) 
tam b ién se abortan espontáneam ente. S in em bargo, un a pequeña 
fraedón d e los em briones con tres copias d e los a o m o so m as 13, 
18 o 21 sobrevive al n a d m ien to . E n e l caso d e la trisom ía 21, el 
h ijo puede llegar a la adultez.
Trisom ía 21 (síndrom e de D ow n )
E n aproxim adam ente u n o d e cada 900 nacim ientos, e l h ijo hereda 
u n a cop ia d e m ás del a o m o so m a 2 1 , un a cond ición llam ada triso- 
m ia 21 o s ín d ro m e d e D o w n . Ix>s n iños con s índ ro m e d e D o w n 
tienen varias características físicas d istintivas, co m o tono m uscu lar 
d éb il, boca pequeña que se m an tien e parda lm ente ab ierta (porque 
n o pueden acom od ar la leng ua ) y un a fo rm a peculiar d e los párpa­
dos (F IG U R A 10-26). Defectos m u ch o m ás graves so n : poca resis­
tencia a las enferm edades infecdosas, m alfo rm aciones d e l corazón 
y grados diversos d e retraso m ental, m uchas veces grave.
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